سنتز پودر كامپوزيتي ZrO2-SiC به روش احياي كربوترمال و بررسي پارامترهاي مؤثر بر آن

كارشناسي ارشد

زيركونيا (ZrO2) به عنوان يك سراميك مهندسي، بدليل داشتن تلفيق ويژه¬اي از خواص نوري، الكتريكي، مكانيكي، حرارتي و شيميايي توجه زيادي را به خود جلب كرده¬ است. بررسي¬ها نشان داده است كه كامپوزيت سازي زيركونيا با كاربيد سيليسيم مي¬تواند سبب ارتقاء خواص مكانيكي (استحكام، چقرمگي و سختي) آن بويژه در دماهاي بالا شود. احياي كربوترمال زيركن (ZrSiO4) بدليل سادگي و كم هزينه بودن روشي مؤثر براي سنتز پودرهاي كامپوزيتي زيركونيا-كاربيد سيليسيم با توزيع كاملاً يكنواخت و در مقياس وسيع است. در اين پروژه پودرهاي كامپوزيتي زيركونيا-كاربيد سيليسيم (فايبر) به روش احياي كربوترمال و با استفاده از مواد اوليه¬ي ارزان قيمت و صنعتي زيركن و كربن فعال سنتز شدند. مواد اوليه پس از مخلوط سازي در بالميل به نمونه¬هاي قرصي شكل با قطر Cm5/2 و ضخامت Cm5/0 پرس شدند؛ نمونه¬ها در بوته¬هاي آلومينايي قرار داده شدند و در بستر كربني تحت حرارت دهي قرار گرفتند. عوامل مؤثر بر فرايند احيا شامل دماي سنتز(°C1450-1650 هر 50 درجه)، زمان سنتز(3، 4 و 6 ساعت) و مقدار كربن(نسبت¬هاي مولي كربن به زيركن برابر با 3، 4، 5، 6 و 10) مورد بررسي قرار گرفتند. محصولات سنتز شده بوسيله¬ي آناليز پراش اشعه ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) تحت بررسي قرار گرفتند. نتايج XRD نشان داد كه در اثر بستر كربني مقداري فاز اكسي نيتريد سيليسيم (Si2N2O) در نمونه¬ها تشكيل مي¬شود كه مقدار آن در نمونه¬ها تقريباً ثابت است. بهينه شرايط براي سنتز پودرهاي كامپوزيتي با حداكثر مقدار كاربيد سيليسيم، نسبت مولي كربن به زيركن 5 (و يا 6) و دماي °C1650 به مدت 6 ساعت تعيين شد. نانو پودر ايتريا در مقادير 3، 5، 8 و 10 درصد وزني به مخلوط مواد اوليه اضافه شد و مشخص گرديد كه افزودن ايتريا مي¬تواند سبب پايدارسازي زيركونيا به شكل تتراگونال و يا مكعبي در حين فرايند احياي كربوترمال شود. نتايج SEM نشان دادند كه پودرهاي سنتز شده توزيع يكنواختي از زيركونيا و كاربيد سيليسيم داشته و كاربيد سيليسيم تشكيل شده به شكل فايبر (ويسكر) است.

189864

دانشگاه علم و صنعت ايران

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

دكتر فرهاد گلستاني فرد - دكتر رحيم نقي زاده